道床

　　道床（bed）鋪設(shè)于路基、橋梁或隧道等下部結(jié)構(gòu)之上，鋼軌,、軌枕或支承塊之下的碎石、卵石層或混凝土層，作為鋼軌或軌道框架的基礎(chǔ)。道床分為普通有碴道床、瀝青道床和混凝土整體道床。有碴道床通常由具有一定粒徑、級配和強(qiáng)度的硬質(zhì)碎石堆集而成，在次要線路上，也可以使用級配卵石或粗砂。瀝青道床是為了改善普通石碴道床的散體特性而加入乳化瀝青或?yàn)r青砂漿的結(jié)構(gòu)形式。整體道床常為現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，常用于不易變形的隧道內(nèi)或橋梁上。

　　道床的功用有碴道床有五大功用。分壓作用：將軌枕下的作用分散并傳于路基，使路基面的應(yīng)力均勻并小于其容許強(qiáng)度；約束軌道框架：提供道床阻力以約束軌道框架，保持軌道的方向、高低等幾何形位；增彈減振：提供軌道所需要的彈性和阻尼，衰減列車通過時(shí)產(chǎn)生的振動，避免過大的動作用力傳到路基等下都結(jié)構(gòu)上；排水：道床所使用的透水性材料，可提供良好的排水性能，對減輕軌道凍害及提高路基的承載能力有著重要的作用；方便維修養(yǎng)護(hù)：軌道在行車中產(chǎn)生的不平順及方向不良可以通過搗固枕下碎石道床中的石碴或進(jìn)于拔道方便地加以整治。

　　道床材料有碴道床所用材料應(yīng)在強(qiáng)度、穩(wěn)定性和耐久性等方面均有良好的性能。道床材料必須質(zhì)地堅(jiān)韌，吸水度低，耐凍性強(qiáng)，不易風(fēng)化，不易破碎?？梢杂米鞯来膊牧系挠兴槭?、太碴、摻有碎石的篩選卵石、具有50%以上卵石含量的天然含砂卵石、粗砂及中砂等，應(yīng)根據(jù)線路等級、成本及就地取材等進(jìn)行選用。碎石遇碴成當(dāng)使用堅(jiān)韌的火成巖（花崗巖、玄武巖）或大成巖（砂炭、石炭巖）用人工或機(jī)械擊碎制成。但因石炭巖的韌度較低，磨耗率大，故用作面碎時(shí)，應(yīng)對其韌度、吸水率及凍融循環(huán)次數(shù)等進(jìn)行試驗(yàn)，并應(yīng)滿足相應(yīng)的規(guī)定。一級線路正線和到發(fā)線上的道碴應(yīng)采用碎石或篩選卵石作面碴，以其他材料底碴：在二級或三級線路上，可采用純砂作道碴；在橋梁上，道內(nèi)、電氣化及自動閉塞地段均應(yīng)采用碎石道碴。

　　道床級配除對道碴石質(zhì)的物理性能的要求外，對道碴的外形、粒徑和級配也有相應(yīng)的規(guī)定。碎石道碴的形狀要求具有多邊形和尖銳的棱邊，并盡可能地接近立方體，以提高道床的穩(wěn)定性。

　　道碴粒徑級配見下表。

　　墊碴起通用的道碴粒徑為8～20mm。

　　道床斷面又稱道床的主要尺寸，包括道床頂寬、道床厚度和道床邊坡坡度三個主要尺寸（參見道床斷面）。道床厚度自鋼軌正下方枕底起量至路基面，曲線地段自內(nèi)軌正下方枕底取量。道床應(yīng)有適當(dāng)厚度，以使路基面受力均勻且基面應(yīng)力小于其容許限度。道床應(yīng)有適當(dāng)?shù)捻攲?，以使枕端石碴?jīng)常處于穩(wěn)定狀態(tài)，阻止石碴受列車振動而從枕底擠出，同時(shí)提供足夠的道床阻力。此外，道床還應(yīng)當(dāng)有適當(dāng)?shù)倪吰缕露?，以保證道床穩(wěn)定及完成其分壓功能。

　　道床應(yīng)力道床單位面積上所承受的壓力，又稱為道床名義應(yīng)力（參見道床應(yīng)力），道碴顆粒間的實(shí)際應(yīng)力稱為道碴顆粒接觸應(yīng)力。道床內(nèi)各層應(yīng)力是不相同的，道床應(yīng)力隨距軌枕底面的距離加大而減小。在道床應(yīng)力簡化計(jì)算中，假定應(yīng)力按內(nèi)摩擦角由軌枕底部邊緣向兩側(cè)擴(kuò)散，將道床自上而下分為三層。第一層內(nèi)道床應(yīng)力與計(jì)算點(diǎn)深度無關(guān)，但要考慮因軌枕不均勻支承等引起的枕底應(yīng)力分布的不均勻性，道床第二層應(yīng)力與軌枕寬度無關(guān)，但與軌枕長度有關(guān)。道床第三層的應(yīng)力與軌枕長度和寬度均無關(guān)，只取決于應(yīng)力擴(kuò)散角和距軌枕底部的深度。石碴顆粒間的接觸力比道床名義應(yīng)力大得多，經(jīng)?？赡艹霈F(xiàn)接觸應(yīng)力高于石碴材料強(qiáng)度的情況，所以，道床內(nèi)的石碴會產(chǎn)生較大磨損，出現(xiàn)粉化，從而造成道床的變形。

　　道床變形在運(yùn)營過程中隨列車荷載的反復(fù)作用而產(chǎn)生的道床表面下沉或斷面變形，包含彈性變形和永久變形兩部分（參見道床變形）。彈性變形隨列車荷載作用而產(chǎn)生，隨列車荷載的移走而消失，對軌道起了增彈減振的作用。而永久變形則逐漸積累，造成軌直變形。有碴道床變形是軌道變形的主要來源，道床變形占軌道變形量的90%以上，因此減小道床變形對控制軌道變形極為重要。

　　道床病害隨列車荷載反復(fù)作用，石碴道床產(chǎn)生的非正常變形，主要包括道床永久變形、道床臟污、石碴粉化、石碴坍塌、道床翻漿及道床板結(jié)等（參見道床變形及道床病害兒）。道床病害對軌道工作性能有較大的影響，如影響道床承載能力，降低道床彈性，降低道床的排水性能和抗凍性能等。道床病害也直接影響到路基的工作性能，如引起路基出現(xiàn)大量不均勻沉降等。道床病發(fā)展到一定程度時(shí)，就必須進(jìn)行整治，如進(jìn)行道床清篩等。整治道床病害是有碴道床軌道的主要養(yǎng)護(hù)維修工作之一。

　　道床阻力石碴道床所提供的阻止軌枕縱向或橫向移動的力（參見道床阻力）。道床阻力對保持軌道框架的縱橫向位置起著十分重要的作用，是防止軌道縱向爬行及無縫線路橫向失穩(wěn)的重要因素。道床阻力分為道床橫向阻力和道床縱向阻力。道床橫向阻力由枕底摩擦力、枕側(cè)道碴摩擦力以及碴肩阻力三部分組成。道床縱向阻力主要由枕底摩擦力和枕盒內(nèi)石碴被動阻抗壓力產(chǎn)生。

　　有碴道床的改良碎石道床其散粒體特性，在運(yùn)營過程中會產(chǎn)生較大的道床變形，目前中國鐵路上有很大比重的石碴為石灰?guī)r道碴，因其質(zhì)地較軟、吸水率較高，在運(yùn)營過程中出現(xiàn)較多的道床病害，如粉化、坍塌、板結(jié)等，給軌道的正常使用帶來嚴(yán)重的問題，同時(shí)顯著地增加道床清篩和搗固等維護(hù)工作量。因此，世界范圍內(nèi)針對石碴道床的問題進(jìn)行了大量的改進(jìn)工作，主要包括：道碴材料方面，采用以火成巖為主的優(yōu)質(zhì)道碴，同時(shí)改善石碴的粒徑和級配。道床結(jié)構(gòu)方面，采用瀝青等材料對石碴道床的表層進(jìn)行封閉，以減小道床污染的瀝青面墊式道床，也有用加強(qiáng)路基面承載能力的瀝青墊層式道床，統(tǒng)稱為瀝青道床。不采用石碴的道床結(jié)構(gòu)方面，采用以混凝土就地澆筑的整體道床，或預(yù)制軌道板運(yùn)至現(xiàn)場鋪設(shè)的板式軌道等。相對于普通石碴道床，上述瀝青道床、鋪裝道床以及無碴道床統(tǒng)稱新型機(jī)下基礎(chǔ)。